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EDITORIALE

I progetti di R&D MESAP come generatori di nuovi business e nuove catene del valore


Ad Affidabilità & Tecnologie 2014 (Torino, 16/17 aprile) il MESAP (Polo di innovazione della Regione Piemonte dedicato alla Meccatronica e ai Sistemi Avanzati di Produzione) sarà protagonista dell’Innovation Hub, l’area che la manifestazione dedica specificatamente ai progetti innovativi di ricerca che possono avere forte impatto sui settori manifatturieri, in ottica di sviluppo competitivo.

Ecco una breve sintesi dei 4 progetti che MESAP presenterà ad A&T.

ADHOC ha sviluppato una software-hardware suite - personalizzabile per svariati settori applicativi - atta alla progettazione di sistemi di controllo automatico di impianti a prestazioni garantite conseguibili con costi contenuti. I destinatari sono in primis le industrie (specie le PMI) che hanno perso la capacità interna di progettazione del sistema di controllo e che si avvalgono di sistemi "general purpose", con limitata capacità di agire su di essi per migliorare le prestazioni ottenibili.

HExEC si pone come obiettivo la realizzazione di uno strumento meccatronico in grado di compensare deficit motori delle mani e di aumentare la resistenza alla fatica, la resistenza in persone che si trovino a dover lavorare in condizioni di stress motorio. Le principali caratteristiche che renderanno innovativo il guanto esoscheletrico rispetto allo stato dell’arte sono la portabilità e l’usabilità.

Verde-PIEZO consiste nello sviluppo di un “Energy Harvester” capace di trasformare l’energia meccanica dell’ambiente (vibrazioni) in energia elettrica. Tale dispositivo costituisce la base per le Wireless Sensor Networks, reti di sensori prive di collegamenti elettrici, sia per lo scambio di dati, che per la distribuzione della potenza elettrica. Il materiale piezoelettrico responsabile della trasformazione di energia è sviluppato utilizzando una chimica a basso o nullo contenuto di piombo, capace di soddisfare i più moderni criteri di tutela dell’ambiente.

EHA INAVICO sostituisce la tradizionale trasmissione idraulica con un sistema elettro-idrostatico, all’interno del quale le funzioni di modulazione e di trasmissione della potenza sono disaccoppiate ed affidate rispettivamente a una macchina elettrica (modulazione) e all’idraulica (trasmissione); questa architettura consente notevoli vantaggi sia nella precisione del controllo sia nel migliore utilizzo dell’energia, dal momento che la pressione all’interno del circuito viene modulata in funzione della richiesta di carico e non viene mantenuta costante a un livello elevato come nei sistemi idraulici tradizionali.

 

 

Dario Scapaticci, Technology Manager di MESAP, sottolinea i promettenti risultati che MESAP, generatore di soluzioni altamente innovative, ha ottenuto quest’anno. Fra questi, appunto, i prototipi realizzati dai quattro progetti che verranno esposti all’interno dell’area speciale “Torino Piemonte Innovation Hub”, nel cuore di quest’edizione di Affidabilità & Tecnologie:
-  ADHOC (Advanced Design Procedure for tailor-made high performance open and flexible control systems), che rende fruibili in modo semplice a utenti non specialisti sofisticati algoritmi di controllo per applicazioni meccatroniche di prodotto e di processo;
-  Hexec (Hand Exoskeleton EMG Controlled), che ha progettato e realizzato un prototipo funzionale di “guanto robotizzato” per l’ausilio alla prensilità;
-  EHA-INAVICO (Electro hydrostatic actuation for industrial automation and vibration control), che declina verso varie applicazioni la tecnologia dell’attuazione elettroidrostatica;
-  Verde-Piezo (from vibrations to energy by piezoelectric ecocompatibile devices), che ha realizzato un prototipo funzionale per il recupero energetico da vibrazioni meccaniche (energy harvesting).

 

Per illustrare meglio le caratteristiche assolutamente innovative dei risultati ottenuti, proponiamo le sintesi di alcuni diretti protagonisti.

 

Gabriella Caporaletti (Eicas Automazione) - ADHOC ha sviluppato una software-hardware suite, personalizzabile per svariati settori applicativi, atta alla progettazione di sistemi di controllo automatico di impianti a prestazioni garantite conseguibili con costi contenuti. I destinatari sono in primis le industrie (specie le PMI) che hanno perso la capacità interna di progettazione del sistema di controllo e che si avvalgono di sistemi "general purpose", con limitata capacità di agire su di essi per migliorare le prestazioni ottenibili.

 

Alessandro Farano (Novasis) - Le principali applicazioni del guanto robotizzato esoscheletrico realizzato in Hexec riguardano l’ambito medicale-sanitario, come strumento di ausilio per persone affette da deficit motori delle mani. Inoltre la caratteristica di essere in grado di aumentare la resistenza alla fatica, incrementando la resistenza lo possono rendere uno strumento idoneo per tutti gli impieghi in cui l’attività lavorativa comporti condizioni di stress motorio (settori aerospaziale, industriale, ecc.).

 

Andrea Tonoli (Politecnico di Torino) - Nell’ambito del progetto EHA-INAVICO si è applicata la tecnologia a tre differenti settori: aeronautica, aerospazio, macchine utensili. Per il settore aeronautico si è sperimentato uno smorzatore attivo per lo smorzamento delle pale di elicotteri. Nell’ambito dell’aerospazio è stato studiato un ammortizzatore autolivellante per un rover spaziale. Nel settore delle macchine utensili si è progettato e testato sperimentalmente un attuatore di precisione con controllo in forza e in spostamento. La tecnologia può interessare molte altre applicazioni e in diversi settori, sia come sistema di smorzamento controllato, sia come dispositivo di attuazione di potenza. La peculiarità di demandare l’azione di controllo alla macchina elettrica e di utilizzare l’idraulica solo come sistema di trasmissione del moto presenta infatti notevoli benefici in termini di controllabilità, compattezza, risparmio energetico.

 

Oscar Bicchi (Meccanica Bicchi) - Da tempo sulle macchine utensili si cerca di eliminare i tradizionali cilindri idraulici di comando dei sistemi di presa: sia per esigenze ecologiche (pericolo di perdite di olio e grande dispendio di energia per mantenere in temperatura e in pressione le centraline di alimentazione), sia per esigenze di gestione del movimento. La trasmissione elettro-idrostatica consente di fare un passo avanti in entrambe queste direzioni, in quanto necessita di una quantità di olio decisamente inferiore rispetto ai sistemi tradizionali e permette di eliminare la centralina di alimentazione; inoltre permette di variare a piacere (più volte all’interno dello stesso ciclo di lavoro) sia la corsa del cilindro che la forza da esso applicata. Inoltre la trasmissione elettro-idrostatica si può applicare in modo relativamente semplice a qualunque cilindro esistente, rendendo possibile il retro-fitting anche su macchine “datate”.

 

Emanuele Pensavalle (AVIOSPACE) - Il progetto VERDE-Piezo è indirizzato a un vastissimo spettro di applicazioni, essendo la base per la realizzazione di Wireless Sensor Networks, cioè di reti di sensori i cui nodi sono implementati attraverso dispositivi totalmente privi di collegamenti elettrici, sia per lo scambio di dati, che avviene quindi in radiofrequenza, sia per la distribuzione della potenza elettrica, poiché l’energia necessaria al funzionamento di ogni nodo è raccolta dall’ambiente. Tecnologie di questo tipo trovano applicazione, quanto meno, nei seguenti ambiti:
-  Trasporti Spaziali, dove l’introduzione di “harvester” piezoelettrici abbinati a reti di sensori nei nuovi lanciatori e trasporti europei consentirà lo sviluppo di architetture avioniche innovative, capaci di produrre una riduzione rilevante di masse e costi.
-  Trasporti Ferroviari, in cui a oggi i sistemi di monitoraggio e autodiagnostica sono assenti a bordo dei treni merci a causa della totale mancanza di qualunque impianto elettrico, nonostante i merci siano i treni più difficili da gestire dal punto di vista della sicurezza. L’introduzione di sistemi di “energy harvesting” per il monitoraggio remoto costituisce un’innovazione veramente rilevante, capace di cambiare radicalmente la gestione e il mercato di questo sistema di trasporto.
-  Trasporti Automotive, per i quali il prodotto Verde-PIEZO, una volta testato, sviluppato e validato, potrà essere proposto come innovazione e futuro incremento di business per tutti i costruttori di sistemi di controllo motore e veicolo.
-  Macchine Utensili, per le quali un dispositivo in grado di generare autonomamente l’energia elettrica necessaria al proprio funzionamento permette un significativo aumento della diffusione di sensori di controllo relativi alle parti in rotazione (mandrini porta utensili, mandrini porta pezzo, ecc.).

 

 

Livio Battezzati (NIS Università di Torino) - La ricerca moderna esige un approccio interdisciplinare con una finalizzazione del lavoro di laboratorio ai bisogni della società sia intesa come mondo produttivo, che come ambiente e welfare. Dipartimenti e Ricercatori della Università di Torino svolgono attività di interesse industriale in vari campi a volte senza coordinamento tra loro. Il Centro Interdipartimentale NIS si propone di mettere in comune le competenze di ricercatori di varia estrazione per rispondere in modo pronto a tali esigenze. La partecipazione all’evento A&T si inserisce in questa strategia di comunicazione che può far germinare nuove collaborazioni specialmente con l’industria manifatturiera. L’attenzione alle esigenze industriali, già largamente presente nel Centro, viene rafforzata ora dalla apertura dei Bandi di ricerca europei in ambito Horizon 2020: si tratta di portare i risultati della ricerca di base alla applicazione attraverso l’interazione tra operatori dei due settori che non devono più essere separati.
Nella Vetrina Tecnologica del MESAP ad A&T 2014 ci presenteremo insieme, nella stessa area tecnologica, vale a dire le soluzioni smart&green per la fabbrica. In particolare, saranno proposte le attività in atto in due ambiti cruciali per lo sviluppo sostenibile.
a) Si presenteranno gli approcci più innovativi nel campo dei materiali per la cattura e lo stoccaggio della CO2; si tratta di un aspetto essenziale per incrementare la sostenibilità dello sviluppo in ambito produttivo e che risulta complementare rispetto alla ricerca di una sempre maggiore efficienza energetica.
b) Si proporranno dei prototipi di celle solari di tipo DSCC (dye sensitizer solar cell). Dispositivi che convertono radiazione luminosa solare in energia elettrica e si presentano come eccellenti candidati per contribuire allo sviluppo di una economia produttiva sostenibile. L’attenzione verso l’ottimizzazione di dispositivi semplici e ottenuti con materiali a basso costo rappresenta un elemento decisivo per garantire un futuro sviluppo di questi studi e tecnologie su larga scala.

 

Fabrizio Pirri (CHILAB, Politecnico di Torino e IIT – Istituto Italiano di Tecnologia) - Di solito gli Atenei e i Gruppi universitari privilegiano le partecipazioni a Conferenze e Workshop di carattere più prettamente scientifico, piuttosto che ad eventi tecnologici e industriali.
In realtà eventi come A&T sono estremamente interessanti perché consentono di evidenziare come sia possibile non solo fare della buona ricerca di base con ricadute scientifiche sul medio-lungo termine, ma anche ricerca applicata e sviluppo di tecnologie in un'ottica di breve-medio termine.
Questi eventi sono l'occasione per mostrare che nelle Università, e in particolare nei Politecnici, esistono realtà che operano e sono estremamente attive anche e soprattutto in questa direzione, realtà che sanno colloquiare e capire il linguaggio e le dinamiche delle aziende, realtà che ne conoscono le esigenze e che sanno fornire risposte efficaci nell'ottica dell'innovazione di prodotto o di processo. Le opportunità e i vantaggi che pensiamo di trarne sono essenzialmente relativi al consolidamento del consenso che ogni euro speso in ricerca e innovazione è un euro investito bene con ricadute e opportunità per l’intero tessuto produttivo. Mostrando i risultati, i prototipi e i prodotti già sviluppati in passato con altre aziende, vorremmo rafforzare questo processo virtuoso, molto ben strutturato nei Paesi anglosassoni che non in Italia, tuttavia esistono diversi esempi come il nostro che stanno producendo i primi incoraggianti risultati. I progetti in corso con partner industriali ci offrono l’occasione di presentare prototipi nel settore del controllo ambientale (aria/acque) in diversi contesti industriali e la possibilità di sfruttare reflui per la generazione di energia.
In particolare, nell'area smart&green mostreremo 4 prototipi: (i) un sistema spettrofotometrico per la rilevazione di contaminanti in acque (potabili e/o reflue come ad es. gli scarichi industriali, con monitoraggio in linea di diversi analiti); (ii) un sistema di generazione di energia mediante microbial fuel cells, in cui i batteri presenti nel dispositivo, oltre a produrre energia pulita, possono ripulire l'acqua metabolizzando alcuni contaminanti presenti in essa; (iii) un microsensore di gas pericolosi innovativo, che integra materiali nanostrutturati con tecnologie MEMS, con possibilità di guadagno di un ordine di grandezza in termini di sensibilità e risparmio di energia (quindi anche adatto per reti di sensori wireless distribuite in un contesto aziendale) oltre alla possibilità di concepire una piattaforma multi-sensing mediante integrazione su un unico chip di più sensori; (iv) una piattaforma “Smart Dust” in grado di autoalimentarsi e comunicare wireless i parametri ambientali rilevati nelle diverse aree industriali (ad es. uffici, stabilimenti produttivi, impianti di stoccaggio, ecc.).

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